Dieses Webportal erklärt, wie die Genom-Editierung in der Pflanzenzüchtung funktioniert. Es stellt Genom-editierte Nutzpflanzen aus der Züchtungsforschung vor, die für die Schweiz von Interesse sein könnten und beantwortet häufig gestellte Fragen zum Thema.

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Weizen mit verringertem Glutengehalt

Gluten-reduzierter Weizen
Bild: Natascha Jankovski / SCNAT (CC BY-NC-ND 3.0)

Das Wichtigste in Kürze

  • Menschen mit Zöliakie müssen auf Weizenprodukte verzichten, da sie auf Gluten allergisch reagieren.
  • Eine Senkung des Glutengehalts ist aufgrund der Komplexität des Weizengenoms mit konventioneller Züchtung sehr schwierig zu erreichen.
  • Mit CRISPR/Cas ist es gelungen, den Glutengehalt von Weizen stark zu reduzieren.

Herausforderung

Etwa ein Prozent der Bevölkerung leidet an Zöliakie, einer immunologisch bedingten chronisch entzündlichen Dünndarmerkrankung, die durch das Klebereiweiss Gluten ausgelöst wird. Weil dieses in wichtigen Getreidearten wie Weizen, Roggen und Gerste enthalten ist, müssen Betroffene zahlreiche Nahrungsmittel meiden. Vor allem der Verzicht auf Weizen, der in vielen Lebensmitteln wie Brot und Teigwaren enthalten ist, schränkt die Lebensmittelwahl stark ein. Deshalb fällt es Betroffenen oft schwer, sich ausgewogen zu ernähren. Eine Unterversorgung mit Kohlenhydraten, Ballaststoffen und Mikronährstoffen kann die Folge sein (Ref).

Aktuelle Strategie

Anstatt Weizen zu essen, weichen Zöliakie-Betroffene auf Nischengetreide wie Hirse und Hafer oder Pseudogetreide wie Buchweizen und Quinoa aus. Auch Reis- oder Maismehl kann zum Backen verwendet werden, unterscheidet sich aber geschmacklich stark von Weizen.

Potential der neuen Züchtungsverfahren

Damit Zöliakie-Betroffene trotz Glutenallergie wieder Weizen essen können, wird schon lange versucht, stark Gluten-reduzierte Weizensorten zu züchten. Die Allergie-auslösenden Bestandteile des Glutens (bestimmte Gliadine und Glutenine) sind im Weizengenom allerdings durch eine Vielzahl von Genen codiert (Ref). Mit konventioneller Mutationszüchtung müssten zufällig mutierte Gliadin- und Gluteningene durch Kreuzungen kombiniert und dann rückgekreuzt werden, um unerwünschte Eigenschaften zu entfernen. In Anbetracht der grossen Anzahl involvierter Gene sowie der Komplexität des Weizengenoms ist dies praktisch unmöglich. Die Genom-Editierung hingegen erlaubt es, gleichzeitig und gezielt viele Gene auszuschalten.

Entwicklungsstand

Mittels CRISPR/Cas ist es gelungen, den Gliadin-Anteil in zwei Brotweizen- und einer Hartweizen-Linie um bis zu 82% zu reduzieren, indem man bis zu 35 von 45 Genen, die eine bestimmte Gruppe der Gliadine (α-Gliadine) codieren, ausgeschaltet hat. Das dabei verwendete CRISPR/Cas-System wurde anschliessend ausgekreuzt und ist danach nicht mehr im Genom vorhanden. Ungewollte Mutationen wurden nicht gefunden (Ref).

Ausblick

Mit dieser Methode sollte es möglich sein, den Glutengehalt auch in anderen Weizensorten zu senken. Um den Weizen für Menschen mit Zöliakie tatsächlich verträglich zu machen, müsste der Gehalt an Allergie-auslösenden Glutenbestandteilen allerdings noch stärker reduziert werden. Damit der Weizen sich weiterhin zum Backen eignet, müssten gleichzeitig andere Glutenbestandteile, die keine Allergie auslösen, erhalten bleiben. Dies könnte durch das gezielte Ausschalten oder Umschreiben bestimmter Gliadin- und Gluteningenen erreicht werden (Ref). Um zu wissen, ob sich mit dieser Methode ein Weizen entwickeln lässt, der sich sowohl zum Backen eignet als auch für Menschen mit Zöliakie verträglich ist, bedarf es weiterer Forschung.